机械自动化构型设计基础

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第8章 构型设计基础8.1 平面图形构形 8.2 几何造型 8.3 工业产品的设计制图简介

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8.1 平面图形构形8.1.1 平面图形构形设计的一般原则 8.1.2 平面图形构形设计实例在设计中，有什么好的构思、灵感，通常是先用平面图 形来表达其轮廓特征，然后再修改、完善、造型。平面几何 图形构形是二维构形，主要是用几何图形形状和组合来表达 工业产品、设备和工具等，其依据来源于设计者对丰富的现 有产品的观察、分析、综合、改进。

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8.1.1 平面图形构形设计的一般原则1. 表达功能特征原则平面图形的构形设计，构成的整个图形应能充分地表达 功能特征。如图8-1a所示代步用的自行车与图8-1b所示购物 用的小推车构形时，就必须考虑到其不同的使用特点。

a) 自行车 图8-1 功能特征比较

b) 小推车

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1. 表达功能特征原则如图8-1c所示,小轿车要表现其轻便、高速的特点，使外观 更加扁平、轻巧，可设计成流线型，而浏览大客车要考虑多装 旅客，车体应宽；为改善视野和采光条件，车窗应加大，车身 和座椅的高度应提高，如图8-1d 所示。

c) 小轿车 图8-1 功能特征比较

d) 浏览大客车

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2. 注意工程化原则工程化是指图形的取材、描述和表达的对象主要是工程 产品、设备与工具等。如图8-2所示的工程化构形设计。

a) 连杆

b) 钓钩 图8-2 工程化构形设计

c) 路灯

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3. 便于标注尺寸与加工原则一般工程设计应尽量避免采用自由曲线，通常用一些 平面图形和圆弧连接构形。如图8-3 摇臂的设计。

图8-3 摇臂

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4. 运用图形变换原则将常用图形(如正多边形、圆等)按一定规律进行变换，即可设计出 形态各异、寓意深远的图案。如图8-4所示为几种平面图形变换规律。

a)

b) 图8-4 平面图形变换

c)

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5. 考虑美学、力学、视觉等方面的整体效果原则

a) 表示动感

b) 表示对称稳定

c) 表示拉力平衡 图8-5 平面图形设计的效果

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8.1.2 平面图形构形设计实例1. 样板平面图形设计(l)设计要求 ① 用倒角矩形、圆和圆弧组成； ② 不标注尺寸。 (2)设计的样板 设计如图8-6所示。

图8-6 设计的样板

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2. 平面图案构形设计(l)设计要求 ① 用正三角形、圆和圆弧组成； ② 有粗实线、细实线、虚线； ③ 不标注尺寸。 (2)设计的图形设计如图8-7所示。

本图案主要运用了圆 的环形阵列和三角形 旋转变换构成了类似 于花朵的图案。

图8-7 设计的平面图案

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8.2 几何造型8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 几何造型的应用 造型要素 组合体的构型 几何造型系统的模型 常用的几何造型方法 几何造型设计实例

几何造型是通过点、线、面、体等几何元素，经过平 移、旋转、变比等几

何变换和并、交、差等集合运算，产生 实际或想象的物体模型。

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8.2.1 几何造型的应用1. 三维几何设计 2. 有限元分析 3. 产品制造过程模拟 4. 机器运动仿真

图8-8 三维几何设计

图8-9 有限元分析

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8.2.2 造型要素1. 形状形状是指一件产品的三维造型，主要表现在产品外观凹凸、起伏变化。

2. 材料材料是构成形体的分子，对造型有着重要的影响作用。材料有各自的视 觉性格，为了使材料更符合使用与视觉要求，设计时必须对材料的表面作适 当的设计。

3. 表面运用不同材料的表面，妥善加以组合配置或对材料表面进行再处理，可 分别给予使用者以各种不同的视觉感受。

4. 色彩人们生活在五彩缤纷的世界中，才感到无比的欢乐，有色彩的形状远比

无色彩的形状更容易吸引人的注意力。

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8.2.3 组合体的构型在计算机实体造型系统中，常采用以下方法构建组合体： 1. 并运算(叠加) 将两个或两个以上的面域或实体合并成一个整体。

a)

手柄

b) 圆柱销

c) 螺栓坯

图8-10 并运算

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2. 差运算(挖切) 从两个或两个以上的面域组或实体组去掉一个或多个面域、 或实体得到一个新的面域或实体。3. 交运算 确定多个面域或实体之间的公共部分得到相交部分的形体。

a) 螺母坯 图8-11 差运算

b) 三通管接头 图8-12 交运算

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4. 拉伸 将某些二维线或平面图形沿某指定路径拉伸为复 杂的几何实体。

图8-13 下水管